CN100411792C - 螺纹切削控制方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供以下螺纹切削控制方法及其装置，即，在同一部位多次执行以与主轴的旋转同步的方式对螺纹切削轴进行移动控制的螺纹切削加工动作时，防止不对程序指令进行校正而导致的螺纹槽偏移，提高加工精度并延长工具的寿命。当向数控装置输入主轴1次旋转基准信号和主轴位置计数器时，通过主轴位置计算单元(103)计算当前的主轴位置，从该计算的主轴位置，通过主轴位置校正单元(104)，求得主轴1次旋转基准信号与控制周期间的差量作为校正量(108)进行校正。然后，螺纹切削轴插补开始检测单元(105)监测主轴1次旋转基准信号和控制周期是否同步，同步时通过各轴插补单元(106)开始螺纹轴的插补。

Description

螺纹切削控制方法及其装置
技术领域
本发明涉及螺纹切削控制方法及其装置。
背景技术
在现有的数控(Numerical Control；以下简称NC)装置中，使保持工件的主轴恒定旋转，检测来自于安装于主轴上的编码器的主轴旋转量，计算出与所指示的螺距成正比的螺纹切削轴的移动量，进行移动控制。
此外，在对工件生成螺纹时，一般以改变工具的进刀量并且多次反复进行螺纹切削加工而执行，这是以主轴1次旋转基准位置信号作为基准，控制螺纹切削轴的插补开始。但是，因为主轴1次旋转基准位置信号和NC的控制周期IT不同步，所以对同一螺纹进行2次或2次以上的反复加工的情况下，实际的进刀位置有时会发生波动。
此外，因为由螺纹切削开始时产生的波动，引起螺纹切削终点附近的螺纹牙顶轨迹波动，所以螺纹端部的不完全螺纹部变长，必须考虑包含波动量的不完全螺纹长度。而且，由螺纹切削终点附近的螺纹牙顶轨迹的波动而产生的切削负荷的变动，降低了终点附近的螺纹精度，由该切削负荷的变动也缩短了刀具的寿命。
关于该课题使用图6～图8详细说明如下。
即，如图8所示，螺纹切削加工的实施方式为，使安装于主轴上的工件恒定旋转，并使刀具从设定于固定的规定位置的螺纹切削开始位置向螺纹切削轴方向移动。
而在现有技术的螺纹切削控制中，如图6所示，通过螺纹切削时主轴位置计数器求得螺纹切削时的主轴位置，该螺纹切削时主轴位置计数器在主轴每旋转一次时，将从设置于主轴上的编码器输出的主轴1次旋转基准位置信号作为触发，开始计数动作。此外，该螺纹切削时主轴位置计数器，是由在每次正向旋转控制时被使用的主轴位置计数器构成，每计数到预定数量就清零计数，然后再次开始计数的计数器。
螺纹切削控制是以主轴1次旋转基准位置信号为基准，控制螺纹切削轴的插补开始，这时，螺纹切削轴的移动量，在以某个固定周期间隔(例如10msec)执行的NC装置的插补处理内被计算，第1次插补的螺纹切削轴移动量为
FΔT0＝(ΔP0÷P)×L
(ΔP0：第1次的主轴位置变化量[脉冲数]，P：主轴每旋转1次的脉冲数，L：螺纹螺距)。
在这里，因为主轴旋转周期和控制周期IT不同步，所以ΔP0的值发生波动，则第1次插补的螺纹切削轴移动量FΔT0也发生波动。该波动为螺纹切削开始时的波动，最终成为如图8所示的螺纹牙顶开始时的波动，因而螺纹牙顶轨迹变得不固定。此外，图7是表示当第1次插补的螺纹切削轴移动量FΔT0波动时，最后一次插补的螺纹切削轴移动量FΔT1是如何波动的。
特开平5-46236号公报提出了解决这样的问题点的技术，这是以与主轴1次旋转基准信号同步的方式改变伺服用控制周期的技术。但是，在上述技术中，为了在紧接着螺纹切削加工之前改变控制周期，在硬件(H/W)上必须有特殊结构，这就产生了H/W的结构复杂的缺点。
发明内容
本发明鉴于这样的问题点，目的是提供以下螺纹加工控制方法以及其装置，在不变更现有的H/W，而改变工具的进刀量并且多次反复执行螺纹切削加工的情况下，也能不发生螺纹切削开始时的波动而进行精度优良的螺纹加工。
为了解决上述现有的课题，本发明涉及的螺纹切削控制方法具有：计算主轴的当前位置的步骤；基于该计算的主轴的当前位置和前述主轴的1次旋转基准信号，生成用于使前述主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步的主轴位置校正量，并利用该主轴位置校正量对主轴进行位置校正，以使主轴的1次旋转基准信号和控制周期同步的步骤；确认该进行位置校正后的主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步的步骤；以及在主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步时向螺纹切削轴输出指令的步骤。
由此，不变更现有的H/W，通过从当前的主轴位置计数器值和主轴1次旋转基准位置对主轴的位置进行校正，可以使主轴的旋转周期和控制周期一致。由此，因为即使在改变工具的进刀量并多次反复进行螺纹切削加工的情况下，也不会发生螺纹切削开始时及螺纹切削终点附近的波动，所以提高了螺纹切削加工精度。并且，通过使螺纹切削终点轨迹固定，可以减少切削负荷的变动，延长刀具的寿命。
此外，本发明的螺纹切削控制方法，向主轴的旋转数减少的方向对主轴的位置进行校正。
由此，因为可以在小于或等于主轴的最高旋转数下进行校正，所以可以安全地进行螺纹切削加工。
此外，本发明的螺纹切削控制方法，在主轴的1次旋转基准信号与控制周期间的偏差小于或等于预定值，并且主轴旋转数小于或等于指定值的时候，向主轴的旋转数增加的方向来对主轴的位置进行校正。
由此，校正所需时间被缩短，循环时间变短。
此外，本发明的螺纹切削控制方法，为了使主轴的旋转变动在预定的变动以内，计算主轴位置校正量使其小于或等于主轴最大校正量。
由此，可以抑制主轴的速度变动，抑制精度不良及主轴报警的发生。
此外，本发明的螺纹切削控制方法，前述主轴位置校正量包含螺纹切削开始角度。
由此，可以从任意角度开始切削加工。
此外，本发明的螺纹切削控制装置，具有：主轴位置计算单元，该单元计算主轴的当前位置；主轴位置校正单元，该单元基于由前述主轴位置计算单元计算的主轴的当前位置和前述主轴的1次旋转基准信号，生成用于使前述主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步的主轴位置校正量，并利用该主轴位置校正量对主轴进行位置校正，以使主轴的1次旋转基准信号和控制周期同步；螺纹切削轴插补开始检测单元，该单元确认该进行位置校正后的主轴1次旋转基准信号与控制周期的同步；以及各轴插补单元，该单元在主轴的1次旋转基准信号和控制周期同步时，向螺纹切削轴输出指令。
由此，不变更现有的H/W，通过从当前的主轴位置计数器值和主轴1次旋转基准位置对主轴的位置进行校正，可以使主轴的旋转周期与控制周期一致。由此，即使在改变工具的进刀量并且多次反复进行螺纹切削加工的情况下，因为不会发生螺纹切削开始时及螺纹切削终点附近的波动，所以提高了螺纹切削加工精度。并且，通过使螺纹切削终点轨迹固定，可以减少切削负荷的变动，延长刀具的寿命。
此外，本发明的螺纹切削控制装置，前述主轴位置校正单元，向主轴的旋转数减少的方向对主轴的位置进行校正。
由此，因为可以在小于或等于主轴的最高旋转数下对主轴进行校正，所以可以安全地进行螺纹切削加工。
此外，本发明的螺纹切削控制装置，前述主轴位置校正单元，在前述主轴的1次旋转基准信号与控制周期的偏差小于或等于预定值，并且主轴旋转数小于或等于指定值的时候，向主轴的旋转数增加的方向对主轴的位置进行校正。
由此，校正所需时间被缩短，循环时间变短。
此外，本发明的螺纹切削控制装置，前述主轴位置校正单元，为了使主轴的旋转变动在预定的变动以内，计算主轴位置校正量使其小于或等于主轴最大校正量。
由此，可以抑制主轴的速度变动，抑制精度不良及主轴报警的发生。
此外，本发明的螺纹切削控制装置，前述主轴位置校正单元计算的主轴位置校正量，包含螺纹切削开始角度。
由此，可以从任意角度开始切削加工。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式1涉及的NC装置的一个构成例的框图。
图2是说明本发明的实施方式1涉及的螺纹切削控制的图。
图3是说明本发明的实施方式1涉及的效果的图。
图4是说明本发明的实施方式1涉及的螺纹切削控制的处理的图。
图5是表示本发明的实施方式1涉及的螺纹切削控制的处理顺序的流程图。
图6是说明现有的螺纹切削控制的图。
图7是说明现有的螺纹切削控制中的螺纹切削位置波动的例子的图。
图8是用于说明螺纹切削方法的图。
具体实施方式
实施方式1
以下，基于图1～图5说明本发明的实施方式1。
本发明涉及的实施方式1，如图2所示，为了使主轴旋转周期与控制周期IT一致，以校正控制周期IT与主轴1次旋转基准位置信号的偏移量的方式使主轴的旋转瞬时减速，从而使主轴旋转周期和控制周期IT同步。然后，确认主轴1次旋转基准位置信号和控制周期IT一致后，产生螺纹切削轴的移动量。由此，如图3所示，螺纹切削开始时的第1次插补的移动量，即使多次反复进行螺纹切削加工，螺纹切削开始时及螺纹切削结束时的轴移动量总是保持恒定，从而消除波动。
下面详细说明前述控制的进行。
即，图1是表示涉及本发明的实施方式1的NC装置的整体结构的框图。
在图1中，通过程序解析单元101每次读取1段存贮于存储器中的加工程序110，移动量、速度等与G指令同时被读出。基于该程序解析单元101解析的信息，通过以某个固定的控制周期IT(例如10msec)进行处理的插补处理部102，输出各个轴(使工件旋转的主轴及使螺纹切削刀具移动的轴)的单位时间(例如10msec)的移动量。
然后，在以固定的周期间隔进行处理的插补处理部102内，主轴1次旋转基准信号和螺纹切削时主轴位置计数器(由在每次正向旋转控制时使用的主轴位置计数器构成，并且主轴每旋转一次，以设置于主轴上的编码器输出的主轴1次旋转基准位置信号作为触发开始计数动作，并且每计数到预定数量就清零计数，然后再次开始计数的计数器)被输入，通过主轴位置计算单元103计算当前的主轴位置(角度)，从该计算的主轴位置，通过主轴位置校正单元104，求得主轴1次旋转基准信号与控制周期间的差量作为校正量108，然后将该校正量108，以不大于主轴最大校正量112的方式分割并输出。
此外，所谓主轴最大校正量112，是考虑到每次向主轴输出校正量时，主轴的旋转速度变动变大而报警的因素设定的，是在每个控制周期单位可以校正的最大值，相当于每个控制周期单位的主轴移动量FΔTs(参照图2)。
其次，通过螺纹切削轴插补开始检测单元105，监视主轴1次旋转基准信号与控制周期是否同步，同步的情况下，通过各轴插补单元106进行螺纹切削轴的插补。
此外，通过将螺纹切削开始角度114加到由主轴位置插补单元104求得的插补量108上，可以改变螺纹切削开始位置。
但是，在制作再生螺纹(对已进行了螺纹切削的螺纹再次进行螺纹切削而使用的螺纹)等情况下，改变螺纹切削开始位置，在没经过螺纹切削的工件上进行新的螺纹切削的情况下，通常不改变这个螺纹切削开始位置。
其次，参照大体如图5所示的流程图，说明使与本实施方式1相关的主轴旋转周期和控制周期同步，在确认基准位置信号和控制周期一致后，生成螺纹切削轴的移动量的处理顺序。
通过在每个固定周期(例如每10msec)内反复进行处理的插补处理部102，基于由程序解析单元101输出的加工程序110的每1段信息，判断当前的指令是否是螺纹切削指令(步骤S100)，不是螺纹切削指令的情况下就直接结束处理。
在当前的指令是螺纹切削指令的情况下，参照同步结束标记107(步骤S110)，该同步结束标记107表示如图1所示的主轴旋转周期与控制周期是否同步。在这里，在同步结束标记107为是，也就是说，主轴旋转周期与控制周期同步的情况下，开始螺纹切削的插补，求得螺纹切削轴的移动量
FΔTz＝(ΔPz÷P)×L
(ΔPz：第1次的主轴位置变化量[脉冲数]，P：主轴每旋转1次的脉冲数，L：螺纹螺距)(步骤S190)。然后，将求得的螺纹切削轴的移动量FΔTz作为指令值输出(步骤S200)。
此外，在同步结束标记107为否，也就是说，主轴旋转周期与控制周期不同步的情况下，为了将图4所示的当前的主轴位置即点A(监视主轴的插补开始信号，与该主轴的插补开始信号一致的位置)，作为被约束在主轴一次旋转内的值而重新求出，而进行
当前的主轴位置计数值(点A)-前次的基准位置(点B：网格长)
的计算(步骤S120)。
此外，由该计算结果得到的值，成为主轴1次旋转基准位置与控制周期IT之间的偏移量(＝校正量108)。
然后，使图1所示的螺纹切削开始角度114与前面求得的被约束在主轴一次旋转内的点A的值相加(步骤S130)，并与下一个主轴1次旋转基准位置即点C(如后所述，通过前述校正量108对主轴旋转进行减速控制后应该与控制周期IT一致的位置)相比较(步骤S140)。在这里，比较的结果一致的情况下，使同步结束标记107为是(步骤S180)。
此外，螺纹切削开始角度114以角度被指示的情况下，将该角度变换为计数器值以后相加。此外，不必改变螺纹切削开始位置的情况下，不要步骤S130。
此外，在步骤S140中，因为在螺纹切削轴的插补开始前，主轴1次旋转基准信号与控制周期一般不同步，所以通常跳转到步骤S150。
此外，比较后的结果不同的情况下，将在前面求得的被约束在主轴一次旋转内的当前的主轴位置计数器值(＝校正量108)(点A)与前述主轴最大校正量112比较(步骤S150)，该当前的主轴位置计数器值比主轴最大校正量112小的情况下，从由如图2所示的主轴指令旋转数求得的每个控制周期单位的主轴移动量FΔTs中减去主轴位置计数器值，作为每个控制周期单位的主轴移动量FΔTsc(步骤S170)，使主轴减速。此外，在被约束在主轴一次旋转内的当前的主轴位置计数器值比图1的主轴最大校正量112大的情况下，从每个控制周期单位的主轴移动量FΔTs中减去主轴最大校正量112，作为每个控制周期单位的主轴移动量FΔTsc(步骤S160)，使主轴减速。此外，对由步骤S160不能完全校正的校正量，通过重复步骤S100至S160的处理，最终跳转到步骤S170的处理，使主轴的旋转周期与控制周期一致。
这样，在本实施方式1中，通过基于当前的主轴位置计数器值和主轴1次旋转基准位置，使主轴减速，从而对主轴的位置进行校正，可以使主轴的旋转周期与控制周期一致，由此，可以使螺纹切削开始时的螺纹切削轴移动量总是保持恒定。
实施方式2
此外，前述实施方式1中，在使主轴的旋转减少的方向对主轴的位置进行校正，但在以下情况下：前述当前的主轴位置计数器值(点A)位于从基准位置反旋转方向的附近，并且当前的主轴位置计数器值(点A)与基准位置之间的差，即，校正值R＝主轴1次旋转量的脉冲值-1次旋转内的位置计数器值，在图1所示的主轴旋转增加幅度上限值113(即使主轴移动量FΔTs加上校正值R，速度变动也不太大，不会成为主轴报警的值)以内，并且主轴移动量FΔTs加上校正值R也不大于或等于预定的主轴旋转数的情况下，也可以通过将每个控制周期单位的主轴移动量FΔTs加上前述的校正值R得到的值，作为每个控制周期单位的主轴移动量FΔTsc，从而使主轴增速而使主轴的旋转周期与控制周期一致。
工业利用的实用性
以上所述的本发明涉及的螺纹切削控制方法及其装置，适用于对同一螺纹进行2次或2次以上的反复加工情况下的螺纹切削控制方法及其装置。

Claims (10)

1. 一种螺纹切削控制方法，与主轴的旋转同步地使刀具或者工件移动，对工件加工螺纹槽，其特征在于，
具有：计算前述主轴的当前位置的步骤；基于该计算的主轴的当前位置和前述主轴的1次旋转基准信号，生成用于使前述主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步的主轴位置校正量，并利用该主轴位置校正量对主轴进行位置校正，以使主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步的步骤；确认该进行位置校正后的主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步的步骤；以及在主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步时向螺纹切削轴输出指令的步骤。
2. 如权利要求1所述的螺纹切削控制方法，其特征在于，
向主轴的旋转数减少的方向对主轴的位置进行校正。
3. 如权利要求1所述的螺纹切削控制方法，其特征在于，
在主轴的1次旋转基准信号与控制周期间的偏差小于或等于预定值，并且主轴旋转数小于或等于指定值的时候，向主轴的旋转数增加的方向对主轴的位置进行校正。
4. 如权利要求1所述的螺纹切削控制方法，其特征在于，
为了使主轴的旋转变动在预定的变动以内，计算主轴位置校正量，使其小于或等于主轴最大校正量。
5. 如权利要求1所述的螺纹切削控制方法，其特征在于，
前述主轴位置校正量包含螺纹切削开始角度。
6. 一种螺纹切削控制装置，与主轴的旋转同步地使刀具或者工件移动，对工件加工螺纹槽，其特征在于，
具有：主轴位置计算单元，该单元计算前述主轴的当前位置；主轴位置校正单元，该单元基于由前述主轴位置计算单元计算的主轴的当前位置和前述主轴的1次旋转基准信号，生成用于使前述主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步的主轴位置校正量，并利用该主轴位置校正量对主轴进行位置校正，以使主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步；螺纹切削轴插补开始检测单元，该单元确认该进行位置校正后的主轴1次旋转基准信号与控制周期的同步；以及各轴插补单元，该单元在主轴的1次旋转基准信号与控制周期同步时，向螺纹切削轴输出指令。
7. 如权利要求6所述的螺纹切削控制装置，其特征在于，
前述主轴位置校正单元，向主轴的旋转数减少的方向对主轴的位置进行校正。
8. 如权利要求6所述的螺纹切削控制装置，其特征在于，
前述主轴位置校正单元，在前述主轴的1次旋转基准信号与控制周期的偏差小于或等于预定值，并且主轴旋转数小于或等于指定值的时候，向主轴的旋转数增加的方向对主轴的位置进行校正。
9. 如权利要求6所述的螺纹切削控制装置，其特征在于，
前述主轴位置校正单元，为了使主轴的旋转变动在预定的变动以内，计算主轴位置校正量，使其小于或等于最大校正量。
10. 如权利要求6所述的螺纹切削控制装置，其特征在于，
前述主轴位置校正单元计算的主轴位置校正量，包含螺纹切削开始角度。
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